[發明專利]一種錳基氧化物催化劑

在審

• 申請號: 201810044279.1
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108355647A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 王衛超;楊志
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/56;B01D53/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種錳基氧化物催化劑，其特征在于，所述催化劑為莫來石型氧化物，通式為RMn₂O₅，其中R為Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Bi等元素。該催化劑可以在較低的溫度下有效的將一氧化氮催化氧化為二氧化氮，有較好的抗老化性能和耐久性，可以有效的去除汽車尾氣中的氮氧化物，該方法合成過程所需的原料少，步驟簡單，操作方便。本發明采用水熱合成法，該方法有效的降低了莫來石的制備溫度，大大節約了能源，并且制備周期短，設備要求低，易于推廣。

技術領域

本發明涉及一種錳基氧化物催化劑。

背景技術

隨著工業發展，氮氧污染物的污染問題日益突出，目前處理凈化氮氧污染物的有效技術 之一就是氨選擇性催化還原技術(SCR)。該技術利用氨氣、尿素等為還原劑，在氧氣濃度高 與NO_x濃度的條件下，催化劑劑選擇性地優先將NO_x還原為N₂，其中NO氧化形成NO₂是SCR反應過程的決定步驟。設計并制備NO氧化催化劑是整個SCR的關鍵。

現在商用的催化劑主要是貴金屬(Pt、Pd等)[Journal of Catalysis.2000，196，293-301]系 列及釩鈦鎢氧化物(VO_x/WO_x/TiO₂)[Catalysis Letters.1996，41，35-39]，但是貴金屬催化劑儲量 少，價格昂貴，不利于推廣。釩鈦鎢體系中釩元素對有機生命體呼吸道毒害很大，美國環保 局已經明確要求未來催化劑中去除礬元素。2012年Weichao Wanget al.[Science.2012，337， 832-835]發現錳基莫來石(Sm，Gd)Mn₂O₅對NO具有良好的催化活性，但是其共沉淀的制備 過程復雜，合成過程中涉及到的原料多，處理溫度較高，未來產業化能耗較大。2013年華中 科技大學單斌團隊采用溶膠凝膠法制備了不同組成的莫來石[CN 104624184 A，CN 103801288 A]，雖然對莫來石的制備過程進行了簡化，但是500-800℃高溫處理5-10h仍然是一個高耗能 的過程，不利于能源的節約，并且制備周期較長。分子篩催化劑由于其獨特地性能也表現出 優異的催化性能，但是其制備周期較長，處理溫度高[Industrial&Engineering Chemistry Research，2017，56，5833-5842]。本專利提出水熱合成方法制備莫來石催化劑材料。

發明內容

針對以上問題，本發明提供一種錳基氧化物催化劑，該催化劑可以在較低的溫度下通過 水熱法進行合成，并且去除了有機物的使用[CN 104624184 A，CN 103801288 A]，簡化實驗 過程，一步制備，縮短了制備周期，降低了該類催化劑的制備成本。經一氧化氮催化氧化測 試，發現該方法制備的錳基氧化物催化劑可以在較低的溫度下有效的將一氧化氮催化氧化為 二氧化氮，并且具有超過商用鉑金催化劑的熱穩定性、催化活性及耐久性。

本發明提供一種錳基氧化物催化劑，其特征在于，所述催化劑為莫來石型氧化物，通式 為RMn₂O₅，其中R為Pr、Nd、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Bi等元素。

同時，本發明提供了一種錳基氧化物催化劑的制備方法，其特征在于所述方法為水熱合 成法，包含如下步驟：

1)將R源、錳源在溶液中按一定比例混合；

2)向步驟1)所得的混合溶液中加入堿溶液；

3)將步驟2)得到的溶液在一定溫度下進行水熱合成反應后，得到莫來石型氧化物催化 劑：

優選的，R源為硝酸R鹽。

優選的，錳源分別為七價的高錳酸鉀，二價的乙酸錳(或者氯化錳及其他二價可溶性錳 鹽)。